浅谈转基因植物中的基因沉默现象
【文献标识码】 B 【文章编号】 1606-8106(2003)12-1859-02
目前，随着细胞生物学和分子生物学的迅速发展，关于转基因的研究已成为医药学等多种生命学科的研究热点。如果作一个不太恰当的比喻，基因工程是一座令人仰止的高峰，那么转基因植物可以说是通向这座高峰的云梯。
目前转基因植物已被广泛应用于研究基因的功能。例如，通过对野生型或突变植物中感兴趣的基因进行改造，使之超表达或欠表达，人们可以得到许多相关蛋白作用的信息。但是长时间来，这些转入的基因在独立的转化植物中不能一致表达，其表达水平也在连续的后代中发生变化。另外，转入的基因可能会抑制相关的内源基因的表达或已经存在于基因组中的转基因表达，这种现象称为同源依赖的基因沉默 [1] 。在某些情况下，它们可能提前完成复制，则使同源性RNA病毒扩散。
当需要构建一种能有效地缺乏转基因和它的内源物表达的植物时，基因沉默很有利用价值。然而，如果是为了考察一种特异蛋白的潜在功能而获得转基因高水平表达。基因沉默行为的存在就非常令研究者烦恼。此外，随着构建转基因作物兴趣的增长，基因沉默一直受到高度重视。因为转化作物中转基因在代与代之间的遗传稳定性和高保真的表达调节是必需的特性。目前已有很多科学家正致力于此项研究。
, 百拇医药
大多数同源依赖性基因沉默事例可以分为两类:即转基因在转录水平上起作用的基因沉默和转录后发挥作用的基因沉默。一些转录上的沉默现象可以被同一转基因植物上存在于基因组不同位置的同源启动子之间的相互作用所激发(也称反式沉默)，或者被某一复合转基因位点上不同部分之间的相互作用所激发。其它的似乎与转基因在染色体上插入的位置和插入位点周围的序列有关。后者并不必依赖于基因组中其它位置同源序列的存在。
转录后的同源依赖性基因沉默(即共抑制)描述的是转基因植物中转基因和相关同源或病毒基因表达的丧失。当转基因转录本含量丰富时共抑制现象常常会发生，但并非总是如此。其通常被认为是在mRNA加工、定位或降解水平上触发共抑制。这样，共抑制似乎与Depicker et al真菌中描述的“抑制”现象“quell”相似 [2] 。
由于共抑制在遗传上的兴趣和应用上的重要性，大量的实验系统被用来描述其“现象学”(即共抑制表现学型)和了解它的发生机制。最典型的系统之一，就是在转基因矮牵牛花中的苯基苯乙烯酮合成酶(chs)表达的抑制行为，它受花色素苜生物合成途径中CHS催化的步骤所影响，花色素苜的存在使矮牵牛花冠呈现黄色。CHS同源沉默现象导致花冠出现有特色的颜色类型和白色花药的形成。
, 百拇医药
在分析共抑制中被广泛应用的二个实验系统是烟草及相关种中对RNA病毒(TMV，TEV-烟草蚀刻病毒)感染具有抗性植株的形成。这种植物的抗病毒常常是通过一种病毒帽蛋白(cp)转基因的表达而获得的。抗病毒性无论在其组成上，还是在紧接着的“恢复”方面都已证实其存在 [3] 。然而，还不清楚这些不同的抗病毒方式实际上是否反映了基本机制的差异。
为了满足这些和其它实验系统中的结果，试图为进一步实验提供框架基础，全世界的科学家们通过理论和实践的进一步论证提出了几个有效的作用模型。其中一个模型，即定量或“RNA阈值”模型，假定细胞可以应付转基因转录产物的大量积累，但是仅仅在某一限度之内，一旦超过基本的阈值，转基因和相关的内源基因转录产物就会开启系列依赖性降解。这种模型被许多研究者应用，希望通过它能够找到神秘的基因沉默现象的调控机制。但由于此项任务的繁重及实验中存在大量亟待解决的实际问题，至今无人能够得出完整且说明问题的实验结论。
基因沉默现象至今悬而未决，如何揭开它的神秘面纱，搬走这块通向基因工程高峰的顽石，使之更好的为人类服务，是摆在我们面前一个重要而关键的任务。相信这个谜底的揭开将会为细胞分子生物学和中医药学的发展开辟一个新的突破点。
, http://www.100md.com
参考文献
1 Reference Baulcombe，D.C.Mechanisms of pathogen-derived resisˉtance to viruses in transgenic plants.Plant Cell，1996，1833-1844.
2 Caponigro，G，and Jennings，R.Mechanisms and control of mRNA turnover in Saccharomyces cerevlslae.Microbiol Rev，1996，60，233-249.
3 Dorihacde Borne，F，Vincenz，M，Chupeau，Y，et al.Cosuppression of niˉtrate reductase host genes and transgenes in transgenic tobacco plants.Mol.Gen.Genet，1994，243，613-621.
作者单位:610075成都中医药大学博士研究生
(编辑 于少伟), http://www.100md.com(朱天民)
目前，随着细胞生物学和分子生物学的迅速发展，关于转基因的研究已成为医药学等多种生命学科的研究热点。如果作一个不太恰当的比喻，基因工程是一座令人仰止的高峰，那么转基因植物可以说是通向这座高峰的云梯。
目前转基因植物已被广泛应用于研究基因的功能。例如，通过对野生型或突变植物中感兴趣的基因进行改造，使之超表达或欠表达，人们可以得到许多相关蛋白作用的信息。但是长时间来，这些转入的基因在独立的转化植物中不能一致表达，其表达水平也在连续的后代中发生变化。另外，转入的基因可能会抑制相关的内源基因的表达或已经存在于基因组中的转基因表达，这种现象称为同源依赖的基因沉默 [1] 。在某些情况下，它们可能提前完成复制，则使同源性RNA病毒扩散。
当需要构建一种能有效地缺乏转基因和它的内源物表达的植物时，基因沉默很有利用价值。然而，如果是为了考察一种特异蛋白的潜在功能而获得转基因高水平表达。基因沉默行为的存在就非常令研究者烦恼。此外，随着构建转基因作物兴趣的增长，基因沉默一直受到高度重视。因为转化作物中转基因在代与代之间的遗传稳定性和高保真的表达调节是必需的特性。目前已有很多科学家正致力于此项研究。
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大多数同源依赖性基因沉默事例可以分为两类:即转基因在转录水平上起作用的基因沉默和转录后发挥作用的基因沉默。一些转录上的沉默现象可以被同一转基因植物上存在于基因组不同位置的同源启动子之间的相互作用所激发(也称反式沉默)，或者被某一复合转基因位点上不同部分之间的相互作用所激发。其它的似乎与转基因在染色体上插入的位置和插入位点周围的序列有关。后者并不必依赖于基因组中其它位置同源序列的存在。
转录后的同源依赖性基因沉默(即共抑制)描述的是转基因植物中转基因和相关同源或病毒基因表达的丧失。当转基因转录本含量丰富时共抑制现象常常会发生，但并非总是如此。其通常被认为是在mRNA加工、定位或降解水平上触发共抑制。这样，共抑制似乎与Depicker et al真菌中描述的“抑制”现象“quell”相似 [2] 。
由于共抑制在遗传上的兴趣和应用上的重要性，大量的实验系统被用来描述其“现象学”(即共抑制表现学型)和了解它的发生机制。最典型的系统之一，就是在转基因矮牵牛花中的苯基苯乙烯酮合成酶(chs)表达的抑制行为，它受花色素苜生物合成途径中CHS催化的步骤所影响，花色素苜的存在使矮牵牛花冠呈现黄色。CHS同源沉默现象导致花冠出现有特色的颜色类型和白色花药的形成。
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在分析共抑制中被广泛应用的二个实验系统是烟草及相关种中对RNA病毒(TMV，TEV-烟草蚀刻病毒)感染具有抗性植株的形成。这种植物的抗病毒常常是通过一种病毒帽蛋白(cp)转基因的表达而获得的。抗病毒性无论在其组成上，还是在紧接着的“恢复”方面都已证实其存在 [3] 。然而，还不清楚这些不同的抗病毒方式实际上是否反映了基本机制的差异。
为了满足这些和其它实验系统中的结果，试图为进一步实验提供框架基础，全世界的科学家们通过理论和实践的进一步论证提出了几个有效的作用模型。其中一个模型，即定量或“RNA阈值”模型，假定细胞可以应付转基因转录产物的大量积累，但是仅仅在某一限度之内，一旦超过基本的阈值，转基因和相关的内源基因转录产物就会开启系列依赖性降解。这种模型被许多研究者应用，希望通过它能够找到神秘的基因沉默现象的调控机制。但由于此项任务的繁重及实验中存在大量亟待解决的实际问题，至今无人能够得出完整且说明问题的实验结论。
基因沉默现象至今悬而未决，如何揭开它的神秘面纱，搬走这块通向基因工程高峰的顽石，使之更好的为人类服务，是摆在我们面前一个重要而关键的任务。相信这个谜底的揭开将会为细胞分子生物学和中医药学的发展开辟一个新的突破点。
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参考文献
1 Reference Baulcombe，D.C.Mechanisms of pathogen-derived resisˉtance to viruses in transgenic plants.Plant Cell，1996，1833-1844.
2 Caponigro，G，and Jennings，R.Mechanisms and control of mRNA turnover in Saccharomyces cerevlslae.Microbiol Rev，1996，60，233-249.
3 Dorihacde Borne，F，Vincenz，M，Chupeau，Y，et al.Cosuppression of niˉtrate reductase host genes and transgenes in transgenic tobacco plants.Mol.Gen.Genet，1994，243，613-621.
作者单位:610075成都中医药大学博士研究生
(编辑 于少伟), http://www.100md.com(朱天民)